用于機動車輛的可控冷卻系統、用于冷卻系統的冷卻液泵、冷卻液泵中使用的葉輪及控制 ...的制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種用于機動車輛的可控制的冷卻系統（1），所述冷卻系統（1）包括冷卻回路、機械驅動的可控制的主冷卻液泵（3）以及電力驅動的可控制的第二冷卻液泵（5）；所述冷卻回路用于將所述冷卻液輸送到內燃機和將所述冷卻液從所述內燃機排出。所述冷卻系統進一步包括控制裝置，所述控制裝置根據所述內燃機的運行狀態來控制所述第一主冷卻液泵（3）和/或第二冷卻液泵（5）。本發明進一步提供了一種用于所述冷卻系統（1）的電力驅動的可控制的第二冷卻液泵（5）、可被用于所述第二冷卻液泵（5）中的葉輪（25）以及控制所述冷卻系統（1）中的冷卻液流的方法。
【專利說明】用于機動車輛的可控冷卻系統、用于冷卻系統的冷卻液泵、冷卻液泵中使用的葉輪及控制所述冷卻系統中的冷卻液流的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種根據權利要求1的用于機動車輛的可控制的冷卻系統，一種適用于所述系統的根據權利要求6的電力驅動的可控制的冷卻液泵，一種根據權利要求22的使用于所述冷卻液泵中的葉輪以及一種根據權利要求30的用于控制所述冷卻系統中的冷卻液流量的方法。
【背景技術】
[0002]機械驅動的冷卻液泵通常應用在機動車輛中，以使冷卻液回路中的冷卻液在車輛散熱器和內燃機之間循環。這種冷卻液泵被設計為軸流泵或徑流泵，所述冷卻泵被布置在所述車輛散熱器和內燃機之間。
[0003]所述冷卻液泵經由皮帶傳動被內燃機的驅動力所驅動。這種泵的示例在同樣的申請 DE102005004315B4 和 DE102005062200B3 中進行過討論。
[0004]由于礦物燃料的日益缺乏，目前汽車部分發展的焦點是省油高效和節省能源的車輛。啟動-停止系統被用于例如臨時關閉車輛中的內燃機(例如當在紅燈時或處于鐵道閘口時的停車等等)。一旦停車的情況結束即例如交通燈變綠并且車輛駕駛員驅動油門踏板時，所述內燃機重新啟動。
[0005]然而，由于現代機動車輛中的所述啟動-停止系統中的內燃機系統內在的關閉，所述冷卻液泵也會停止運行。具體來說，因為內燃機的停機，不再有驅動力經由皮帶傳動傳遞到所述冷卻液泵，這引起所述冷卻液泵停止運行并且所述冷卻液不再在所述冷卻回路中循環。
[0006]特別在外部溫度較高或發動機和/或冷卻液溫度較高時，這可能會使溫度升高到超過允許的級別。
[0007]所以當內燃機停止工作時冷卻回路中的冷卻液繼續在具有啟動-停止系統的車輛中循環的情況在原理上可使用電力驅動的冷卻液泵來替代通常所采用的機械驅動的泵。
[0008]然而，電動冷卻液泵顯示出以下缺點:即它們必須尺寸足夠大以產生足夠的冷卻能力。于是這種大尺寸的電力驅動的冷卻液泵必須被車載的車輛動力系統充分驅動。
[0009]因為這可能必須經由汽車的交流發電機來補償，因此所述交流發電機必須產生更多的能量來將車載蓄電池保持在最低的電池充電級別上并且對所述車載動力進行充分的能量供給，將電動泵作為用于機動車輛的冷卻液泵來使用迄今還未變得十分廣泛。
[0010]盡管如此，為了提供確保現代啟動-停止系統的充足的冷卻液流量的可能性，最近已經嘗試提供一種將電力驅動和機械驅動結合起來的改造的冷卻液泵。
[0011]這種冷卻液泵的一個例子被設計為混合動力冷卻液泵，其被公開在期刊MTZ上，刊號11，2010 (journal MTZ, issuell,2010)。此處所討論的混合動力冷卻液泵由經由帶傳動的作為主驅動的內燃機的驅動力驅動。這種泵還包含一種在其殼體內的無刷電機，所述無刷電機經由離合器來連接到驅動軸，并且要么增強所述帶傳動的驅動力，要么僅僅在所述內燃機停機時接管所述啟動-停止系統的冷卻液循環。
[0012]然而，公開在期刊MTZ，刊號11，2010中的混合動力冷卻液泵不適于對所有的內燃機運行工況做出令人滿意的響應。
[0013]具體來說，期刊MTZ，刊號11，2010中所討論的混合動力冷卻液泵不可能通過不泄露的中斷所述冷卻液流量來保證內燃機的快速預熱循環。轉而言之，即不可能用這種開式冷卻液泵來具有所謂的積滯水。實際上一特定的基礎的冷卻液循環上總是能被觀測到，并且因此加速的預熱運行不能被實現。
[0014]事實上，期刊MTZ，刊號11，2010中關于混合動力冷卻液泵的文章討論到了，這種類型的泵可以是無動力的以因此執行內燃機中的加速的預熱程序。
[0015]但是，這樣設計的混合動力冷卻液泵不可能避免所述泵的冷卻液的回流或泄露，這可能會引起循環量極低并因此延遲預熱程序。
[0016]此外，不可能用期刊MTZ，刊號11，2010中公開的泵來根據不同的內燃機運行工況(例如，閑置模式，超限模式或其它可能的模式)分別設置合適的冷卻液循環流率，而合適的冷卻液循環流率能夠允許所述冷卻液溫度被保持在一個對于相應運行工況來說理想的溫度范圍內。
[0017]期刊MTZ，刊號11，2010中公開的泵還顯示出以下缺點:即當所述泵經由帶輪并因此經由內燃機運行時，位于所述泵殼中的電機充當發電機。因此必須產生與從所述泵中輸出并供給所述車載動力系統相對應的電能。為了避免所述電動泵作為發電機，每當所述電動泵不需要運行時所述電動泵必須和所述軸脫離。
[0018]提出的這種混合動力泵的構造十分復雜，系統所增加的花費超過了經濟可行的水平。和常用的系統相比，這種類型的泵所能取得的效率也相對較低。
【發明內容】
[0019]從之前所述的現有技術的缺點出發，本發明的目標是提出一種結構簡單的冷卻系統，甚至當內燃機無動力時所述冷卻系統也可輕松的確保冷卻液源源不斷地進入所述內燃機的冷卻回路。本發明可進一步提出一種冷卻系統，憑借所述冷卻系統就能夠根據所述內燃機的不同運行工況來取得不同的冷卻效果。
[0020]通過根據權利要求1的冷卻系統可以達到這一目的。
[0021]根據本發明，提出了一種用于機動車輛的可控制的冷卻系統，所述冷卻系統包括冷卻回路，所述冷卻回路用于將冷卻液供給到車輛的內燃機以及將冷卻液從車輛的內燃機中排出。在所述冷卻系統中布置有機械驅動的可控制的主冷卻液泵和電力驅動的可控制的第二冷卻液泵；所述主冷卻液泵包括入口和出口，所述入口用于將所述冷卻液供給到所述主冷卻液泵中，所述出口用于將所述冷卻液排出到所述內燃機；所述第二冷卻液泵包括入口和出口，所述入口用于將所述冷卻液供給到所述第二冷卻液泵中，所述出口用于將作為旁路冷卻液流輸送的冷卻液朝向所述主冷卻液泵排出；其中所述第二冷卻液泵被布置在所述主冷卻液泵的沿流動方向的上游處，沿冷卻液流動的方向從通向所述主冷卻液的冷卻管路分支地引出。利用所述第二冷卻液泵輸送的冷卻液以經過所述主冷卻液泵的下游且不流經所述主冷卻液泵的方式被供給到通向所述內燃機的出口。所述第二冷卻液泵進一步包括泵殼，在所述泵殼中形成有泵腔，其中電機被布置在所述泵殼的一部分上，所述電機憑借延伸到所述泵腔中的驅動軸來為所述第二冷卻液泵提供驅動力。充當輸送器組件的葉輪布置在所述第二冷卻液泵的泵腔中并且被布置為和所述驅動軸同軸并可驅動的連接到所述驅動軸上，其中所述第二冷卻液泵包括形成在所述葉輪上的控制滑閥，所述控制滑閥至少可被移動到“打開”位置和“關閉”位置，以用于控制由所述第二冷卻液泵輸送的旁路冷卻液流，尤其用于阻止所述冷卻液沿與所述第二冷卻液泵的輸送方向相反的方向回流。
[0022]通過根據本發明的冷卻系統可取得下述優點。
[0023]將機械泵作為主冷卻液泵并且將電動泵作為第二冷卻液泵的并行的使用方法允許提出一種十分簡單并且廉價的冷卻系統，所述冷卻系統的特點是:結構簡單并且甚至當內燃機無動力并且因此不能產生所述機械驅動的主冷卻液泵所需的驅動力時也可輕松的確保冷卻液源源不斷地進入所述內燃機的冷卻回路。
[0024]在這里，已證明實際中在所述冷卻系統中保留所述機械驅動的冷卻液泵是有益的，并且這允許當通過所述機械泵來運行并選擇性通過所述電動泵來支持所述冷卻系統時取得較高水平的效率。根據本發明的冷卻系統所能達到的效率水平遠高于上述的單軸混合動力泵的情況。
[0025]此外，有利地，根據本發明的包括兩個所述的控制的泵的冷卻系統具有所謂的積滯水，所述積滯水能夠使所述內燃機快速預熱(尤其是當冷啟動時)，因此車輛在很短的時間內就能夠以最優的溫度/油耗運行。
[0026]有利地，可通過控制所述第二冷卻液泵中的滑閥(具體上是通過將所述滑閥移動到其“關閉”位置)來確保任何從所述內燃機回流的冷卻液(所述回流是由于缺乏抽吸作用或抽吸作用失效造成的)沿與所述第二冷卻液泵的輸送方向相反的方向、朝向所述車輛的散熱器流動。
[0027]此外，還可通過使用已知的機械驅動的可控制的主冷卻液泵和附加的并行布置的可控制的電力驅動的第二冷卻液泵來實現冷卻系統，所述冷卻系統能在現代的省油的發動機的各種情況下(例如自動的啟動-停止系統、滑行模式下發動機停機或其它情況)下確保可靠的冷卻性能，并且同時將開發和應用的花費保持在合理的范圍內。
[0028]此外，所述機械驅動的和電力驅動的冷卻液泵的整體設計使得它們不必像之前所述的在期刊MTZ，刊號11，2010中公開的混合動力泵那樣，即不必為水泵軸采取新的軸承和密封系統，那種方案適于連續長期地運行并且經濟高效，幾年之后就會變的顯而易見。
[0029]相反地，根據本發明的冷卻系統可采用已經在實踐中以多種方式證明其價值的軸承和密封系統，并且能確保所述冷卻系統的可靠性和經濟的運行。
[0030]根據本發明的冷卻系統的另外的實施例是從屬權利要求的主題。
[0031]根據一個實施例，所述主冷卻液泵包括泵殼，在所述泵殼中形成有泵腔，其中充當輸送器組件的葉輪布置在所述泵腔中并且經由延伸到所述泵腔中的驅動軸驅動，優選地，所述驅動軸由帶傳動驅動。
[0032]根據一個實施例，所述主冷卻液泵因此可被設計為軸流泵或徑流泵。
[0033]實際上，有利地，所述主冷卻液泵經由連接到所述內燃機的帶輪上的帶輪驅動，這使得可在無需任何附加的驅動單元的情況下驅動所述主冷卻液泵。此外，使用由運轉中的內燃機驅動的帶傳動使得幾乎沒有摩擦損失，并且因此所述主冷卻液泵能高效的運行。[0034]此外，使用利用所述內燃機的驅動力的帶傳動有如下優點:即甚至當所述內燃機的轉速很低時，仍然允許產生所述主冷卻液泵中的葉輪的旋轉運動，因此確保了冷卻液的循環(即使在低轉速的情況下)從而可靠的避免電機過熱。
[0035]根據另一實施例，所述主冷卻液泵進一步包括控制滑閥，所述控制滑閥形成在所述葉輪上并且和所述葉輪同軸的布置；所述控制滑閥可至少被移動到“打開”位置和“關閉”位置，優選沿著所述葉輪安裝在所述泵腔中，以控制由所述主冷卻液泵輸送的冷卻液流。
[0036]有利地，憑借根據本發明的布置在主冷卻液泵中的控制滑閥來有意的中斷冷卻液流動且并不因此中斷所述主冷卻液泵的運行。這也就是說有可能在這種方法下，例如為了取得冷啟動中的所述內燃機的積滯水，將滑閥移動到其“關閉”位置，在所述“關閉”位置所述滑閥封閉葉輪并且阻止從排出點排出的冷卻液的進一步轉移，因此中斷由葉輪輸送的冷卻液流。
[0037]此外，和所述葉輪同軸布置的所述滑閥簡化了所述主冷卻液泵的整體結構。換言之，不必使用自由輪(freewheel)或類似物來中斷從所述內燃機到所述主冷卻液泵的驅動軸的驅動力傳輸。取代地，可利用沿所述主冷卻液泵的驅動軸移動所述控制滑閥來中斷通過所述主冷卻液泵的冷卻液循環，且不會因此停止從所述內燃機到所述主冷卻液泵的驅動軸的驅動力傳輸。
[0038]根據一實施例，第二冷卻液泵的電機被配置為干式轉子或濕式轉子。
[0039]將被設計為干式轉子的電機用于所述第二冷卻液泵的優點是:能夠使所述第二冷卻液泵具有高轉速和小尺寸。
[0040]可替代地，將被設計為干式轉子的電機用于所述第二冷卻液泵確保所述電機的冷卻相對簡單，因為存在于車輛冷卻回路中的冷卻液在任何情況下都能被其使用。
[0041]使用這種電機的優點是:使得能夠將所述第二冷卻液泵設計為標準電動泵同時所述標準電動泵具有較小的尺寸，允許以較低的制造成本來大量制造。
[0042]根據另一實施例，所述冷卻系統進一步包括控制裝置，所述控制裝置根據所述內燃機的已分配的運行工況來控制所述第一主冷卻液泵和/或第二冷卻液泵。
[0043]根據本發明提出的所述控制裝置被實施為例如車輛控制單元中的軟件模塊或被設計為一獨立的控制單元；優選地，使其可控制相互并行或獨立的所述主冷卻液泵和/或所述第二冷卻液泵以始終在所述冷卻回路中產生所需的冷卻液流量。
[0044]所述控制裝置尤其可控制所述主冷卻液泵和/或所述第二冷卻液泵以致它們在所述內燃機冷啟動的預熱運行期間被節流至沒有冷卻液被循環。所述內燃機一達到其運行溫度，就通過移動布置在各自泵腔中的控制滑閥將所述的兩個泵控制為相互平行或分離從而控制所述冷卻液流。
[0045]優選地，可憑借這種控制并通過使用地圖以根據所述內燃機的具體的運行工況來主動的控制所述冷卻液的溫度；例如當空載或例如車輛在城市中行駛時，使得所述冷卻溫度能被維持在一個使燃料利用率最優的水平上，并且因此能實現車輛的經濟高效的運行。
[0046]本發明另一方面提出了一種適用于所述冷卻系統的電力驅動的冷卻液泵。
[0047]在下文中討論的根據本發明的電動冷卻液泵也能取得和上述的冷卻系統類似的優點，所以這些優點將不再一次列舉。
[0048]一種根據本發明的實施例的電力驅動的冷卻液泵，尤其適用于上述的冷卻系統的所述電力驅動的冷卻液泵被設計為軸流泵或徑流泵。所述電力驅動的冷卻液泵包括:泵殼；優選為法蘭式的入口和優選為法蘭式的出口 ；形成在所述泵殼中的泵腔以及滑閥，其中泵輪被布置在所述泵腔中的泵軸上，所述泵輪可通過中間的泵軸被電機驅動；所述滑閥至少可被移動到“打開”和“關閉”位置以控制由所述冷卻液泵輸送的旁路冷卻液流。根據本發明的所述電力驅動的冷卻液泵可被控制為:當所述控制滑閥處于所述“關閉”位置時，阻止冷卻液從所述內燃機沿與所述第二冷卻液泵的輸送方向相反的方向的回流。
[0049]有利地，通過將所述電動泵中的滑閥控制為將所述滑閥移動到其“關閉”位置，可確保任何從所述內燃機回流的冷卻液(所述回流是由于缺乏抽吸作用或抽吸作用失效造成的)沿與所述第二冷卻液泵的輸送方向相反的方向、朝向所述車輛的散熱器流動。
[0050]至于兩個泵的并行連接，應注意的是并行的流動路徑還構成旁路流動路徑。待輸送的媒介始終沿低壓的方向流動。
[0051]由于所述主冷卻液泵在運行期間形成一明顯較高的傳送壓力，通過將所述第二冷卻液泵的控制滑閥移動到其“關閉”位置，可保證當所述主泵打開時從所述主泵的排出側經由所述第二泵到吸入側的回流被阻止。
[0052]根據一實施例，所述電動冷卻液泵被設計為徑流泵，其中從冷卻液管路轉移的待輸送的冷卻液可通過大體上為圓錐形的延伸入口被引入到形成在泵殼中的泵腔里，并且所述被引入到泵腔中的冷卻液可通過出口從所述泵腔中排出，所述出口布置為大體上徑向地和入口管路成直角。
[0053]所述泵輪被設計為徑流泵葉輪并且被布置為在所述泵腔中通過軸向的旋轉運動來吸入冷卻液并且將所述冷卻液沿徑向輸送到出口處。所述滑閥被設計為布置在所述葉輪上且與所述泵軸同軸的控制滑閥；并且優選地，所述電機被布置在所述泵殼遠離所述入口的部分上；其中所述電機包括伸入到所述泵腔中的驅動軸，所述葉輪和所述控制滑閥同軸地布置在所述驅動軸上并且以間隙配合的方式被保持在所述驅動軸上，優選地，通過保持元件將所述葉輪和所述控制滑閥保持在所述驅動軸上，并且被設計為圓柱形的控制滑閥封閉所述葉輪并能沿所述葉輪的軸向移動到“打開”和“關閉”位置。
[0054]根據一實施例，所述控制滑閥以被所述葉輪的葉片穿透的方式被連接到所述葉輪上。
[0055]因為由所述葉輪和所述控制滑閥組成的組件具有緊湊的設計，可顯著的減小對電機的空間的要求。
[0056]根據一實施例，所述電機被配置為干式轉子并且通過布置在驅動軸上的軸封來實現所述泵腔的密封。在一個可替代的實施例中，所述電機被配置為濕式轉子并且通過由所述冷卻液泵輸送的冷卻液來冷卻。
[0057]根據一實施例，通過至少一個被提供在泵殼中的致動器來將控制滑閥移動到其“打開”和/或“關閉”位置。所述致動器可因此被設計為氣動的，磁力的和/或液壓的驅動所述滑閥，或所述致動器可被設計為電動伺服電機。
[0058]在一示例性的實施例中，所述致動器可被布置在所述驅動軸的前部區域中且被接合到形成在所述控制滑閥的前側的部分上并且具有類似隔室的形狀，以相對所述葉輪將所述控制滑閥移動到其“打開”和“關閉”位置。
[0059]可替代地或附加地，所述致動器還可被布置在所述葉輪和所述控制滑閥之間。例如，所述致動器是一搖臂，所述搖臂將所述葉輪連接到所述控制滑閥并且所述搖臂能被液壓地、氣動地或磁力地從其鄰接所述葉輪的止動位置(即所述控制滑閥的“打開”位置)移動到和所述葉輪隔開的一個位置(即所述控制滑閥的“關閉”位置)。
[0060]所述致動器還可被形成在所述泵殼的壁內，例如位于為這個目的所提供的凹槽或
隔室中。
[0061]根據另一實施例，所述控制滑閥包括封閉所述驅動軸的隔室形的部分，所述隔室形的部分朝向所述入口并且具有形成在其內圓周面上的螺紋部分，其中與所述控制滑閥的所述螺紋部分相配的螺紋部分形成在所述電動冷卻液泵的驅動軸的遠離電機的部分上。根據本發明，通過所述螺紋部分的相互嚙合，所述控制滑閥被沿著所述驅動軸移動。
[0062]由于提供了所述相配的螺紋部分，有利地，就無需在所述電動冷卻液泵中提供另外的用于所述控制滑閥的驅動機構，這將允許減小對所述泵的空間要求同時進一步減少了成本并且簡化了所述泵的結構。
[0063]根據另一實施例，所述控制滑閥被設計為沿著所述葉輪的前側的輪廓并且具有布置在所述控制滑閥外端的徑向連續的封閉組件，其中被徑向地布置在所述控制滑閥的外側的第一密封組件被配置在所述封閉組件遠離所述電機的一端。
[0064]根據所述電動冷卻液泵的另一實施例，一容納部形成在所述泵腔中，所述控制滑閥處于其“打開”位置時所述控制滑閥的閉合組件可被插入到所述容納部中。
[0065]因為不用在所述泵腔的內部提供用于所述控制滑閥的閉合組件的額外的空間，所述容納部的提供允許所述冷卻液泵的尺寸以一種有利的方式進一步減小。
[0066]根據所述冷卻液泵的一個實施例，被徑向地布置在所述控制滑閥內的第二密封組件被配置在所述葉輪的朝向所述電機的徑向外端上。根據優選的實施例，所述第一密封組件的直徑可因此被設計為大于所述第二密封組件的直徑。
[0067]根據一實施例，當處于“關閉”位置時，所述電機的出口可通過所述控制滑閥經由所述封閉組件、所述第一密封組件和所述第二密封組件被密封地關閉。
[0068]所述控制滑閥的結構使其沿著所述葉輪的前側的輪廓，所述結構允許所述葉輪和所述控制滑閥的組件被設計的緊湊。并且將所述密封組件提供在所述控制滑閥和所述葉輪上，使得當所述控制滑閥處于“關閉”位置時所述電動泵的出口以一種有利的方式被安全的密封，與此同時，當所述控制滑閥處于“關閉”位置時，所述控制滑閥的封閉組件以下述方式對所述葉輪進行支撐，所述方式為:所述冷卻液產生的任何背壓都不能移動或彎曲所述控制滑閥，所述移動或彎曲會引起所述冷卻液泵中的流體泄露。
[0069]在根據本發明的冷卻液泵的另一實施例中，進一步提供了制動組件，憑借所述制動組件所述葉輪可被固定到所述泵殼的內壁上。
[0070]根據一實施例，所述制動組件因此被形成在所述葉輪上并且優選由預應力制動彈簧或碟狀制動盤構成，所述制動組件包括位于其徑向地外端沿徑向朝內的方向的錐形的楔狀增厚部，優選地，其中憑借所述楔狀增厚部，所述制動組件能與鄰接所述電機的泵殼內壁表面摩擦地接合從而將所述葉輪固定到所述泵殼上。
[0071]根據另一實施例，具體包括所述增厚部的所述制動組件被設計為隨著所述電機的驅動軸導致的葉輪旋轉速度的增加所述制動組件從所述泵殼的內壁脫離，從而使所述葉輪脫離。[0072]通過這種布置，可以一種有利而容易的方式將所述葉輪固定到所述泵腔的壁上，只有所述控制滑閥在所述驅動軸旋轉時可被移動到其“打開”或“關閉”位置。
[0073]當所述控制滑閥抵達其完全“打開”位置，位于所述驅動軸上的葉輪和所述控制滑閥之間形成過盈配合，這使得所述驅動軸的旋轉傳遞到所述葉輪。隨著所述驅動軸轉速增力口，離心力使得所述制動組件從所述泵殼的壁上脫離，使所述葉輪能夠旋轉。有利地，這允許所述控制滑閥沿所述驅動軸可靠的移動而不會因此旋轉所述葉輪。
[0074]此外，有利地，當所述控制滑閥和所述葉輪相接合并且所述葉輪和所述控制滑閥之間的過盈配合使得所述驅動軸的旋轉被傳遞到所述葉輪時，一種啟動操作可被有利的實現。這使得所述電動冷卻液泵的輸送率平緩的增加。
[0075]此外本發明提出一種合適的葉輪以及控制根據本發明的冷卻系統中的冷卻液流的方法。
[0076]上述的優點也可近似的應用到根據本發明的葉輪和應用到用于控制冷卻系統中的冷卻液流的方法中。
[0077]根據一實施例，所述葉輪包括:數片葉片、凹槽、控制滑閥以及制動組件；所述數片葉片優選典型的徑流泵葉片并且形成在所述葉輪的朝向冷卻液入口的表面上；所述凹槽用于容納驅動軸；所述控制滑閥連接到所述葉輪上；所述制動組件布置在所述葉輪上。
[0078]有利地，根據本發明的葉輪適用于上述的根據本發明的冷卻液泵和包括所述冷卻液泵的相應的冷卻系統中。
[0079]在所述葉輪的一個實施例中，所述控制滑閥包括在其前端被徑向地布置在其外側的第一密封組件，其中所述葉輪包括在其徑向地外端被徑向地布置在所述控制滑閥內側的
第二密封組件。
[0080]根據另一實施例，所述控制滑閥被配置為和所述葉輪為一個整體，以便所述葉輪的葉片能沿軸向穿透所述控制滑閥。
[0081]在根據本發明的葉輪的另一實施例中，所述制動組件被形成在所述葉輪的后側表面上。
[0082]根據本發明的實施例，所述制動組件由預應力制動彈簧或碟狀制動盤構成，所述制動組件能與和所述葉輪的背側表面相對的表面摩擦地接合，以將所述葉輪固定到這一表面。
[0083]根據另一實施例，所述制動組件被設計為:所述制動組件的制動效果隨著所述葉輪的旋轉速度增加而減弱，所述制動組件借此靠近所述葉輪的背側表面從而使所述葉輪脫離。
[0084]在根據本發明的葉輪的另一實施例中，所述控制滑閥被設計為沿著所述葉輪的輪廓并且包括在其外端的徑向連續的封閉組件。
[0085]根據一個實施例，所述控制滑閥因此包括在其前部區域的中空的隔室形的部分，所述隔室形的部分具有形成在其內圓周壁上的螺紋部分。
[0086]根據一實施例，根據本發明的控制機動車輛的冷卻系統中的冷卻液流的方法，其中所述冷卻系統包括可控制的主冷卻液泵和可控制的第二冷卻液泵，所述主冷卻液泵被布置在車輛中的內燃機的驅動力機械式的驅動，所述第二冷卻液泵被單獨布置的電機電力地驅動；所述方法包括步驟:檢查車輛的內燃機的當前的運行工況；檢測在車輛的冷卻液回路中循環的冷卻液的冷卻液溫度；從冷卻回路圖讀取控制參數；根據從冷卻回路圖讀取的控制參數控制所述主冷卻液泵和所述第二冷卻液泵；以及通過有選擇的開關所述主冷卻液泵和/或第二冷卻液泵來控制所述冷卻液流。
[0087]根據本發明的方法的一個優選的實施例，所述內燃機的當前的運行工況至少包括啟動-停止工況、預熱工況、低載工況、正常負載工況、節油工況(eco condition)、高轉速工況以及余熱儲存工況。
[0088]所述啟動-停止工況指以下動力工況:即在所述啟動-停止工況下所述內燃機暫時關閉(例如當紅燈時內燃機停機或其它類似的情況)以節省燃油。
[0089]所述預熱工況指以下動力工況:即在所述預熱工況下(尤其是內燃機冷啟動時)，中斷所述冷卻液的循環以使水積滯在所述冷卻系統中從而使所述內燃機能夠快速達到其最佳的運行溫度。
[0090]所述低載工況指以下動力工況:即在所述低載工況下，所述內燃機以低轉速運行，例如在待機模式下低轉速運行。
[0091]所述正常負載工況指以下動力工況:即在所述正常負載工況下，所述內燃機較好地在中等轉速運行以向車輛施加驅動力。
[0092]所述節油工況指以下動力工況:即在所述節油工況下，所述內燃機正常的運行并且通過對所述冷卻系統進行介入控制使所述冷卻液溫度被保持在一升高的水平上，因此使燃料更有效的燃燒從而改善油耗。
[0093]所述高轉速工況指以下動力工況:即在所述高轉速工況下，所述內燃機以高轉速運行并且需要加強冷卻，例如在高速公路上行駛或其它類似的情況下。
[0094]最后，所述余熱儲存工況指以下動力工況:即在所述余熱儲存工況下，所述內燃機被關掉并且冷卻液溫度應該盡可能長的保持在較高的溫度下以縮短啟動所述內燃機時的所述預熱階段，這種工況能使所述內燃機較快地處于其最佳的溫度范圍內。
[0095]根據一實施例，所述冷卻回路圖中的控制參數至少包括所需的冷卻液溫度和/或所需的電機溫度和/或所需的冷卻液流率和/或類似的參數。
[0096]根據本發明的方法的一個實施例，當所述內燃機當前的運行工況是預熱工況時，隨著所述控制滑閥的關閉，所述第二冷卻液泵被切換到關閉模式工況并且通過所述主冷卻液泵的冷卻液流被布置在所述主冷卻液泵中的所述控制滑閥所中斷，因此中斷了冷卻液的循環。
[0097]根據本發明的方法的一個實施例，當所述內燃機當前的運行工況是啟動-停止工況時(所述啟動-停止工況下在內燃機停機階段期間，所述主冷卻液泵暫時失去動力)，所述第二冷卻液泵被切換到打開模式工況，所述打開模式工況使得通過第二冷卻液泵來循環所述冷卻液。
[0098]根據本發明的方法的一個實施例，當所述內燃機的當前運行工況是低載工況時，通過所述主冷卻液泵的冷卻液流被布置在所述主冷卻液泵中的控制滑閥所中斷并且所述第二冷卻液泵被切換到打開模式工況，憑借所述打開模式工況，所述冷卻液通過所述第二冷卻液泵循環。
[0099]根據本發明的方法的一個實施例，當所述內燃機的當前運行工況是正常負載工況時，所述第二冷卻液泵被切換到關閉模式工況并且其控制滑閥被移動到所述“關閉”位置，憑借這種方式，所述冷卻回路中的冷卻液通過所述主冷卻液泵來循環。
[0100]根據本發明的方法的一個實施例，當所述內燃機的當前運行工況是節油工況時，憑借配置在所述主冷卻液泵的帶傳動系統上的超越離合器，所述主冷卻液泵的運行被選擇性的中斷，或者布置在所述主冷卻液泵中的所述控制滑閥被控制為中斷所述冷卻液流入到所述主冷卻液泵中并且所述冷卻液通過所述第二冷卻液泵來循環以取得所需的升高的電機溫度。
[0101]根據本發明的方法的一個實施例，當所述內燃機的當前運行工況是高轉速工況時，所述主冷卻液泵的冷卻液流至少部分在旁路模式下經由所述第二冷卻液泵被驅動到通向所述內燃機的所述主冷卻液泵的吸入側。
[0102]根據本發明的方法的一個實施例，當所述內燃機的當前運行工況是內燃機停機的余熱儲存工況時，所述主冷卻液泵的控制滑閥和所述第二冷卻液泵的控制滑閥都被關閉以阻止冷卻回路中的冷卻液的循環。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0103]之前所描述的本發明的特征和功能以及本發明進一步的方面和特征，將基于對下述的優選實施例和相應的附圖的詳細描述來做進一步的說明。
[0104]圖1A示出根據本發明的可控制的冷卻系統的透視正視圖；
[0105]圖1B示出根據本發明的可控制的冷卻系統的透視后視圖；
[0106]圖2A為根據本發明的一個實施例的處于“打開”位置的電力驅動的冷卻液泵的局部剖視圖；
[0107]圖2B為圖2A中A部分的細節圖；
[0108]圖3A為根據本發明的一個實施例的處于“關閉”位置的電力驅動的冷卻液泵的局部剖視圖；
[0109]圖3B為圖3A中A部分的細節圖；
[0110]圖3C為圖3A中B部分的細節圖；
[0111]圖4為根據本發明的葉輪，在所述葉輪上布置有控制滑閥；
[0112]圖5為圖4的局部剖視圖，示出了穿過所述控制滑閥的截面；以及
[0113]圖6為圖4中具有布置于其上的控制滑閥的葉輪的局部剖視圖。
【具體實施方式】
[0114]圖1A示出了根據本發明優選實施例的可控制的冷卻系統I的透視圖。
[0115]根據這一實施例的所述冷卻系統I由冷卻回路構成，所述冷卻回路用于從/到車輛的內燃機(未示出)的冷卻液的供給和排出，其中所述冷卻液經由布置在冷卻液管路中的熱交換器和車輛周圍進行熱交換。
[0116]如圖1所述，冷卻管路13從所述車輛散熱器通向一形成在主冷卻液泵3上的入口17。在所示的實施例中，所述入口 17因此被設計為法蘭式的，但是也可以被設計為管路、螺紋接套、孔、螺紋、卡口連接器或其它類似的形式。
[0117]在所示的實施例中，所述主冷卻液泵3被設計為一種徑流泵并且包括具有泵腔的泵殼，所述泵腔形成在所述泵殼中，葉輪布置在所述泵腔中。所述葉輪被設計為一種徑流泵葉輪并且被布置到主冷卻液泵3的泵殼中的泵軸上。
[0118]所討論的實施例中使用帶傳動作為主冷卻液泵3的驅動機構。
[0119]如圖1B中示出的冷卻系統的后視圖所示，經由V帶或齒形帶(未示出)被連接到所述內燃機的帶輪上的帶輪57在所述主冷卻液泵3朝向遠離所述入口 17的截面上。在內燃機運行期間，由皮帶傳遞到所述主冷卻液泵3的帶輪57的旋轉運動驅動所述帶輪57。
[0120]如上所述，這一實施例中所述的主冷卻液泵3是一種軸向地供給的冷卻液泵，憑借所述泵腔中的葉輪，所述主冷卻液泵3將待輸送的冷卻液沿徑向朝外的方向轉移到出口15。在所示的實施例中，所述出口 15被設計為類似入口 17的法蘭式的。但是很多情況下也被設計為管路、螺紋接套、孔、螺紋、卡口連接器或其它類似的形式。
[0121]這一實施例中討論的所述主冷卻液泵3進一步包括在其泵腔中的控制滑閥(也未示出)，所述滑閥被同軸的布置在驅動軸上，封閉所述葉輪并且在所述滑閥的“關閉”位置時圍繞所述葉輪的邊緣區域以打斷由所述主冷卻液泵3輸送的冷卻液的流動。
[0122]通過本申請和已經進行的討論(例如DE102005004315B4、DE102005062200B3和W02009/14382A2)，這種類型的泵已經成功的市場化。
[0123]又如圖1A所示,這一實施例的所述主冷卻液泵3包括所述出口 15,所述冷卻液經由所述出口 15從所述主冷卻液泵3輸送到所述內燃機。
[0124]此外，加熱回路也可能被提供在該冷卻系統中，所述冷卻系統可用于經由加熱管19將冷卻媒介從所述主冷卻液泵3引入到所述加熱回路中。例如，可能布置在所述主冷卻液泵3中的調節器或閥引導由所述泵3輸送的冷卻液流動到所述加熱回路中。
[0125]從所述車輛散熱器傳出的所述冷卻液經由冷卻管路13被供給到所述主冷卻液泵3。
[0126]第二冷卻液泵5被布置為與所述主冷卻液泵3并行。到所述第二冷卻液泵5的入口 9在所述主冷卻液泵3的入口 17的上游一點處，從所述冷卻管路13分支引出。
[0127]在這一實施例中，所述第二冷卻液泵5同樣被設計為一種軸向供給、徑向輸送的泵并且通過電機7來運行，所述電機7布置在所述第二冷卻液泵5朝向遠離所述冷卻液入口 9的部分上。
[0128]從所述供料管路13傳送的所述冷卻液經由成圓錐形漸尖的所述入口 9，通過布置在所述第二冷卻液泵5中的葉輪25的抽吸作用被吸入到所述第二冷卻液泵5中，并且所述冷卻液從第二冷卻液泵5中經由布置在泵腔53中的葉輪25和出口 11被運載到所述主冷卻液泵3的出口 15，因此沒有流過所述主泵3。因此所述第二冷卻液泵5形成旁路，穿過所述旁路的待輸送的冷卻液可以作為旁路冷卻液在所述冷卻回路中循環，所述旁路冷卻液繞過所述主冷卻液泵5從所述散熱器流動到所述內燃機。
[0129]所述實施例中所示的第二冷卻液泵的所述入口 9和所述出口 11被設計為法蘭式的。但是，它們也可以被設計為管路、螺紋接套、孔、螺紋、卡口連接器或其它類似的形式。
[0130]圖1A和圖1B中所示的電力驅動的冷卻液泵5的局部剖視圖在圖2A中示出。
[0131]如上所述，圖2A所示的所述冷卻液泵5因此被設計為一種軸向供給、徑向流動的泵，并且所述冷卻液泵5包括形成在泵殼51中的泵腔53。
[0132]如圖2A所示的實施例中，電機7被布置在所述第二冷卻液泵5朝向遠離所述入口9的一端。這一實施例的所述電機因此具有在20W到100W之間的功率輸出并且被設計為干式轉子，所述電機能夠達到超過12000轉/分鐘的高發動機轉速并且能量損失較低。
[0133]從所述電機7出發的驅動軸21伸入到所述第二冷卻液泵5的所述泵腔51中。
[0134]在此處示出的實施例中，所述驅動軸21通過軸封29封住所述冷卻液以避免所述冷卻液進入到所述電機7中。
[0135]所述葉輪25和控制滑閥31被同軸的布置在所述驅動軸21上。所述葉輪25因此通過保持組件47以間隙配合的方式被保持在所述驅動軸上。
[0136]所述控制滑閥31的形狀因此大體上沿著所述葉輪25的前部區域的輪廓，所述葉輪25具有貫穿所述控制滑閥上側的葉片39。
[0137]在所述控制滑閥31的前部形成有套筒狀或隔室形的部分33，所述套筒狀或隔室形的部分33具有提供在其內壁的圓周上的螺紋段。
[0138]和上述的螺紋段相配的螺紋段形成在所述驅動軸21的前部23上。
[0139]圖2A示出了所述第二冷卻液泵5處于所述控制滑閥為“打開”的情況。
[0140]在圖2A所示的情況下，通過葉輪25輸送的所述冷卻液因此能從所述第二冷卻液泵徑向朝外地運載。
[0141]如圖2A中A部分的細節圖所示，密封組件45被徑向地布置在所述葉輪25的外端，在控制滑閥31的封閉組件35內。另一密封組件43被徑向地布置在所述控制滑閥31的外部前側。
[0142]此外，容納所述封閉組件35并且沿著所述控制滑閥的周界輪廓而成圓形的凹槽37被布置在面朝所述電機7的泵殼壁中。當所述控制滑閥31處于“打開”位置時，形成在所述控制滑閥31上的所述封閉組件35被容納在所述容納部37中并且被可旋轉的保持在所述容納部37中，以便所述葉輪25能夠隨著形成在其上的所述控制滑閥31通過所述驅動軸21的驅動力來旋轉。
[0143]圖3A示出了所述控制滑閥處于“關閉”位置的圖2A和2B的可控制的電力驅動的
第二冷卻液泵5。
[0144]正如在圖2A和3A中圖示出的，所述電機7的所述驅動軸21分別通過向前和向后緩慢的旋轉將所述冷卻液泵5的所述控制滑閥31移至相應的工作位置。
[0145]具體來說，通過沿向前的方向(即沿所述冷卻液泵5的抽吸方向)緩慢的旋轉，所述驅動軸21將所述控制滑閥31從其“關閉”位置移動至所述“打開”位置，在所述“打開”位置時，所述控制滑閥31沿著所述葉輪25的輪廓，鄰接所述葉輪25的表面，以便所述葉輪葉片39能夠穿透所述控制滑閥31并且當所述葉輪以工作轉速旋轉時在所述冷卻液泵5中產生抽吸作用。
[0146]具體來說，所述控制滑閥31 —和所述葉輪25接觸，所述控制滑閥31和所述葉輪25之間的過盈配合就立刻產生，所述過盈配合允許所述葉輪25通過從所述驅動軸21傳遞到所述控制滑閥31的驅動力來旋轉。處于圖2A所示的“打開”位置時，被所述葉輪25運送的所述冷卻液因此能夠被運載出所述冷卻液泵5。
[0147]相反地，當所述驅動軸的反向旋轉將所述控制滑閥31移動到圖3A中所示的“關閉”位置時，處于其完全“關閉”位置的所述控制滑閥31與所述泵殼51的面朝所述入口 9的壁部分接觸。
[0148]形成在所述控制滑閥31上的所述密封組件43因此被擠壓在所述泵殼的壁上并且將所述泵腔53相對于所述泵5的所述出口 11密封起來。形成在所述葉輪25的后部上的由所述閉合組件35支持的所述密封組件45被設計為所述可控制滑閥31的外圓周支腿，以因此產生充分可靠地密封效果。
[0149]如圖2B和3B圖示出的，形成在所述控制滑閥31上的所述密封組件43被設計為大于形成在所述葉輪25上的密封組件45，以取得相對所述泵腔的壁表面的充分的密封效果。具體來說，由于不同的密封直徑，來自所述主冷卻液泵3的排出側的背壓向由所述密封組件43、45的直徑之差所產生的環形區域施加壓力。因此不論所述第二冷卻液泵5的電機7是否正在運轉，所述密封組件43、45的密封功能都被液壓地增強。
[0150]為了避免由于疏忽所造成的所述葉輪的旋轉，制動組件27被布置在所述葉輪25朝向遠離所述入口 9的一端上，所述制動組件27壓在所述泵殼51中鄰近所述電機7的內壁表面49上。
[0151]因此所述制動組件27被設計為制動盤或預應力碟形彈簧，并且在所示的實施例中具有位于所述制動組件27的徑向外端的錐形的楔狀增厚部41，所述楔狀增厚部41摩擦地接合所述泵殼51的內壁表面49。
[0152]一旦所述電機7的所述驅動軸21以緩慢的速度旋轉從而將所述控制滑閥31移動到其“打開”位置，所述制動組件27就立刻使所述葉輪25保持在和所述泵殼51摩擦的接合的狀態下，因此防止所述葉輪25過度的旋轉。
[0153]當所述控制滑閥31和所述葉輪25之間為過盈配合并且所述驅動軸21的旋轉逐漸增快時，由所述驅動軸21的旋轉所產生的漸增的離心力使得所述制動組件27從所述泵殼51的壁49上分離，并且使所述葉輪25能夠旋轉并因此產生所述冷卻液泵5的抽吸作用。
[0154]圖4為圖3和圖2中所示的具有布置在其上的控制滑閥的可控的電動冷卻液泵5的葉輪25的透視圖。
[0155]如這一前視圖所示，隨著所述葉輪葉片39穿透所述控制滑閥31，所述控制滑閥31完全封閉所述葉輪25 (未詳細示出)。
[0156]所述控制滑閥31包括在其中心處的隔室形的部分33，所述隔室形的部分33用于容納所述電機7的所述驅動軸21。如圖5所示的，所述隔室形的部分33在其內壁上具有螺紋段，所述螺紋段和所述驅動軸21的螺紋段23 (圖5未示出)相配。
[0157]圖5為一軸向供給、徑向輸送的葉輪25的局部剖視圖，所述葉輪被用于在現在所討論的實施例中被設計為徑流泵的所述泵3、5中。
[0158]如果所述冷卻液泵3、5被設計為軸流泵，那么所述葉輪25也可用于徑向的供給并且沿軸向輸送所述冷卻液。
[0159]在所述葉輪25的中心，襯套式的容納部55被形成為用于容納所述驅動軸21 (未示出)。
[0160]圖6為圖5中的具有布置在其上的控制滑閥31的所述葉輪25的全剖視圖。如圖中所示的，所述葉輪25和所述控制滑閥31被布置為相互同軸并且沿著從所述電機7延伸到所述泵腔51中的驅動軸21延伸(為了更清晰的展示，所述驅動軸21未在圖6中示出)。
[0161]通過所述電機7的驅動軸21分別相應地向前和向后旋轉，所述控制滑閥31可被移動到所需的“打開”或“關閉”位置。
[0162]使用機械驅動的可控制的冷卻液泵3和電力驅動的可控制的冷卻液泵5的根據本發明的冷卻系統能以一種有利的方式通過對預設的控制參數進行估計來設置不同的運行工況，所述控制參數例如所需的冷卻液溫度、和/或所需的電機溫度、和/或所需的冷卻液流率和/或其它類似的參數。
[0163]因此，為了控制所述冷卻系統1，附加的配置在根據本發明所討論的實施例中的控制裝置控制所述機械驅動的主冷卻液泵3和所述電力驅動的第二冷卻液泵5，以使其達到各自的運行工況。
[0164]因此示例性的運行工況包括啟動-停止工況、預熱工況、低載工況、正常負載工況、節油工況、高轉速工況以及余熱儲存工況。
[0165]所述啟動-停止工況指以下動力工況:即在所述啟動-停止工況下所述內燃機暫時關閉(例如當紅燈時內燃機停機或其它類似的情況)以節省燃油。
[0166]如果此處討論的冷卻系統I被使用在包括啟動-停止控制的車輛中并且內燃機被停機(例如當紅燈時)，則自內燃機停機導致所述機械驅動的冷卻液泵3不再運轉之后，所述電動冷卻液泵5能夠靠其自身來循環所述冷卻液。
[0167]為了這個目的，根據當前所討論的實施例，當所述內燃機當前的運行工況是啟動-停止工況時(在所述啟動-停止工況下，所述主冷卻液泵3在內燃機停機階段期間暫時失去動力)，所述第二冷卻液泵5被切換到打開模式工況，所述打開模式工況使得通過第二冷卻液泵5來循環所述冷卻液。
[0168]此外，所述預熱工況指以下動力工況:即在所述預熱工況下(尤其是內燃機冷啟動時)，中斷所述冷卻液的循環以使水積滯在所述冷卻系統I中從而使所述內燃機能夠快速達到其最佳的運行溫度。
[0169]當所述內燃機當前的運行工況是預熱工況時，所述第二冷卻液泵5被切換到關閉模式工況并且通過所述主冷卻液泵3的冷卻液流被布置在所述主冷卻液泵中的所述控制滑閥中斷，因此中斷了冷卻液的循環。
[0170]因此可用當前所討論的實施例中的冷卻系統I以下述的方式來控制處于內燃機預熱階段下的泵3，5:即所述泵3，5的滑閥都被關閉并且冷卻液不能通過兩個所述泵3，5循環。所述電力驅動冷卻液泵5同樣因此而關閉，隨之通過關閉所述控制滑閥31來阻止回流和冷卻液循環。可替代地，所述泵5被控制為使所述控制滑閥31阻止冷卻液循環。
[0171]在這種方式下，有可能快速達到所述內燃機的運行溫度。
[0172]此外，所述低載工況指以下動力工況:即在所述低載工況下，所述內燃機以低轉速運行，例如在待機模式下低轉速運行。
[0173]根據當前所討論的實施例，當所述內燃機的當前運行工況是低載工況時，通過所述主冷卻液泵3的冷卻液流被布置在所述主冷卻液泵中的控制滑閥中斷并且所述第二冷卻液泵5被切換到打開模式工況，憑借所述打開模式工況，所述冷卻液通過所述第二冷卻液泵5循環。
[0174]還有可能，當所述內燃機以非常低的轉速運行時，由于這可能使得所述主冷卻液泵3的循環性能不足，故而附加地將所述電力的第二冷卻液泵5打開(這又被稱為電力助推)，轉而言之即基于所述可控制的第二電動冷卻液泵5的泵排量的輔助冷卻液循環。
[0175]在所述內燃機的高負載工況下(例如在高速路上駕駛等)，所述電力驅動的冷卻液泵3的控制滑閥31通常被移動到其“關閉”位置或所述泵3被關閉并且所述冷卻液的循環僅經由所述機械驅動的主冷卻液泵3來實現。
[0176]但是如果需要附加的冷卻能力，所述電動冷卻泵5能被附加地打開以輔助所述機械冷卻液泵3來輸送所述冷卻液。
[0177]所述正常負載工況指以下動力工況:即在所述正常負載工況下，所述內燃機較好地在中等轉速運行以向車輛施加驅動力。這時，所述第二冷卻液泵5被切換到關閉模式工況并且其控制滑閥31通常被移動到所述“關閉”位置，憑借這種方式，所述冷卻回路中的冷卻液通過所述主冷卻液泵3來循環。
[0178]所述節油工況指以下動力工況:即在所述節油工況下，所述內燃機正常的運行并且通過對所述冷卻系統進行介入控制使所述冷卻液溫度被保持在一升高的水平上，因此使燃料更有效的燃燒從而改善油耗。
[0179]當所述內燃機運行在節油模式(節油工況)下，憑借配置在所述主冷卻液泵3的帶輪57上的超越離合器，所述主冷卻液泵的運行被選擇性的中斷，并且/或者布置在所述主冷卻液泵3中的所述控制滑閥被控制為中斷所述冷卻液流入到所述主冷卻液泵3中。在這樣的工況下，所述冷卻液通過所述第二冷卻液泵5來循環以取得所需的升高的電機溫度。
[0180]所述高轉速工況指以下動力工況:即在所述高轉速工況下，所述內燃機以高轉速運行并且需要加強冷卻，例如在高速公路上行駛或其它類似的情況下。
[0181]依照根據本發明的方法的實施例，當所述內燃機的當前運行工況是高轉速工況時，所述主冷卻液泵3的冷卻液流至少部分在旁路模式下經由所述第二冷卻液泵5被輸出到通向所述內燃機的所述主冷卻液泵5的吸入側。
[0182]最后，所述余熱儲存工況指以下動力工況:即在所述余熱儲存工況下，所述內燃機被關掉并且冷卻液溫度應該盡可能長的保持在較高的溫度下以縮短啟動所述內燃機時的所述預熱階段，憑借這種工況所述內燃機能夠較快地處于其最佳的溫度范圍。
[0183]在冷卻系統I的當前所討論的實施例中，憑借布置在所述泵3，5上的滑閥來關掉兩個所述泵3，5，進而阻止冷卻液從電機到所述散熱器的回流，這使得所述冷卻液和車輛周圍環境之間的熱交換可僅以極大延時的方式發生。因此當所述車輛處于停車狀態時，所述內燃機產生的熱量可以保存很長的一段時間，并且所述熱量可在隨后的重新啟動期間使用以更快速的達到所述的最佳溫度。
[0184]此處討論的實施例涉及一種電力驅動的第二冷卻液泵5，雖然在所述第二冷卻液泵5中的控制滑閥31憑借被設計為螺紋心軸的驅動機構來沿所述驅動軸21移動，但是所述控制滑閥31也可憑借氣動的、磁力的和/或液壓驅動的致動器或電動伺服電機而不通過所述螺紋心軸來沿所述驅動軸21相對于所述葉輪移動。
[0185]雖然此處討論的實施例公開了一種分離地成形在葉輪25上的控制滑閥31，但是所述控制滑閥31也可以整體成形在所述葉輪25中。例如，整體成形在所述葉輪25中的控制滑閥31可被設計為使腿狀壁區域和所述控制滑閥31的封閉組件35具有相同的效果，所述封閉組件35形成在所述葉輪25的外表面上。
[0186]為了控制由如此配備的第二冷卻液泵5輸送的冷卻液流，葉輪25被設計為可沿所述驅動軸21移動，以使得當如此設計的所述葉輪25處于關閉位置時所述腿狀壁組件朝所述泵殼的后側伸出從而密封地關閉所述出口 11。在與控制滑閥31整體成形的所述葉輪25的“打開”位置，所述壁組件位于所述容納部37中以使其可繞所述驅動軸21旋轉，所述容納部37形成在所述泵殼51的壁內。
[0187]可替代地，布置在所述葉輪25上游的控制滑閥31還可被布置在所述泵腔53中的旋轉滑閥所替代，以封閉所述葉輪25并且所述旋轉滑閥能夠被旋轉到“打開”位置和“關閉”位置。還可使用布置在所述葉輪25下游的套筒狀控制滑閥，通過例如之前討論的螺紋心軸或氣動的、磁力的和/或液壓驅動的致動器或電動伺服電機的驅動，所述套筒狀控制滑閥隨后將所述葉輪25推向一邊并且因此密封地關閉所述第二泵的出口 11。
[0188]之前討論的葉輪(控制滑閥被布置所述葉輪上)還可被用來作為管路系統中的一種單向閥。依靠流入的方向和吸入壓力，因此所述滑閥可進一步輸送保持所述葉輪和所述滑閥的軸上的流入媒介；或當和輸送方向相逆的流動壓力十分高時，通過將所述控制滑閥移動到其“關閉”位置來關閉所述管路系統。
[0189]盡管此處討論的電動冷卻液泵5包括電機7 (所述電機7具有20W到100W的輸出功率)，但是也可以使用更大功率的電機(例如具有高達2KW的輸出功率的電機)以使所述電動冷卻液泵可作為所述冷卻回路中唯一的泵來負責冷卻液的循環(如果需要的話)。
[0190]本發明涉及一種用于車輛的可控制的冷卻系統1、一種機械驅動的可控制的主冷卻液泵3和一種電力驅動的可控制的第二冷卻泵5，所述可控制的冷卻系統I所述包括冷卻回路，所述冷卻回路將冷卻液輸出到內燃機和將冷卻液從所述內燃機送出；
[0191]所述冷卻系統進一步包含控制裝置，所述控制裝置根據所述內燃機的運行工況來控制所述主冷卻液泵3和第二冷卻液泵5。此外本發明提供了用于所述冷卻系統I的電力驅動的可控制的第二冷卻液泵5、使用于這種第二冷卻液泵5中的葉輪25以及控制所述冷卻系統I中的冷卻液流的方法。
【權利要求】
1.一種用于機動車輛的可控制的冷卻系統(1)，包括:冷卻回路，所述冷卻回路用于將冷卻液供給到所述車輛的內燃機以及將冷卻液從所述車輛的內燃機中排出；機械驅動的可控制的主冷卻液泵(3 )，包括入口(17)和出口(15)，所述入口( 17 )用于將冷卻液供給到所述主冷卻液泵(3)中，所述出口(15)用于將冷卻液排出到所述內燃機；以及電力驅動的可控制的第二冷卻液泵(5)，包括入口(9)和出口(11)，所述入口(9)用于將冷卻液供給到所述第二冷卻液泵(5)中，所述出口(11)用于將作為旁路冷卻液流輸送的冷卻液朝向所述主冷卻液泵(3)排出，其中:所述第二冷卻液泵(5)被布置在所述主冷卻液泵(3)的沿流動方向的上游處，沿冷卻液流動的方向從通向所述主冷卻液(3)的冷卻管路(13)分支地引出，利用所述第二冷卻液泵(5)輸送的冷卻液以經過所述主冷卻液泵(3)的下游且不流經所述主冷卻液泵(3)的方式被供給到通向所述內燃機的出口(15)，所述第二冷卻液泵(5)包括泵殼(51)，在所述泵殼(51)中形成有泵腔(53)，其中電機(7)被布置在所述泵殼(51)的一部分上，所述電機(7)憑借延伸到所述泵腔(53)中的驅動軸(21)來為所述第二冷卻液泵(5 )提供驅動力，所述泵腔(53)中的所述第二冷卻液泵(5)包括葉輪(25)，所述葉輪(25)充當輸送器組件，所述葉輪(25)被 布置為和所述驅動軸(21)同軸并可驅動的連接到所述驅動軸(21)上，以及所述第二冷卻液泵(5)包括形成在所述葉輪(25)上的控制滑閥(31)，所述控制滑閥(31)至少可被移動到“打開”位置和“關閉”位置，以用于控制由所述第二冷卻液泵(5)輸送的旁路冷卻液流，尤其用于阻止冷卻液沿與所述第二冷卻液泵(5)的輸送方向相反的方向回流。
2.根據權利要求1所述的系統，其中，所述主冷卻液泵(3)包括泵殼，在所述泵殼中形成有泵腔，其中充當輸送器組件的葉輪布置在所述泵腔中并且經由延伸到所述泵腔中的驅動軸驅動，所述驅動軸優選地由帶傳動驅動。
3.根據權利要求1或2所述的系統，所述主冷卻液泵(3)進一步包括控制滑閥，所述控制滑閥形成在所述葉輪上并且和所述葉輪同軸地布置，所述控制滑閥至少可被移動到“打開”位置和“關閉”位置，以控制由所述主冷卻液泵(3)輸送的冷卻液流，所述控制滑閥優選沿著所述葉輪安裝在所述泵腔中。
4.根據權利要求1所述的系統，其中，所述第二冷卻液泵(5)的電機(7)被配置為干式轉子或濕式轉子。
5.根據權利要求1-4中任一項所述的系統，進一步包括控制裝置，所述控制裝置根據所述內燃機的已分配的運行工況來控制所述第一主冷卻液泵(3)和/或所述第二冷卻液泵(5)。
6.—種電動冷卻液泵(5),所述電動冷卻液泵(5)尤其適用于根據權利要求1-5中任一項所述的冷卻系統(1)，其中所述電動冷卻液泵(5)被設計為軸流泵或徑流泵并且包括:泵殼(51)；優選為法蘭式的入口(9)和優選為法蘭式的出口(11);形成在所述泵殼(51)中的泵腔(53 );其中泵輪(25 )被布置在所述泵腔(53 )中的泵軸(21)上，所述泵輪(25 )可通過所述泵軸(21)的中繼被電機(7 )驅動，以及 滑閥(31)，所述滑閥(31)至少可被移動到“打開”和“關閉”位置以控制由冷卻液泵(5)輸送的旁路冷卻液流，尤其用于阻止冷卻液沿與所述第二冷卻液泵(5)的輸送方向相反的方向回流。
7.根據權利要求6所述的電動冷卻液泵(5)，其中，所述電動冷卻液泵(5)被設計為徑流泵并且其中， 從冷卻液管路(13)轉移的待輸送的冷卻液可通過大體上為圓錐形的延伸入口(9)被引入到形成在泵殼(51)中的泵腔(53)里，并且所述被引入到泵腔(53)中的冷卻液可通過出口(11)從所述泵腔(53)中排出，所述出口(11)被布置為大體上徑向地和入口管路(9)成直角；其中， 所述泵輪(25)被布置在所述泵腔(53)中并且被設計為為徑流泵葉輪，所述泵輪(25)通過軸向的旋轉運動來吸入冷卻液并且將冷卻液沿徑向輸送到出口(11); 所述滑閥(31)被設計為布置在所述葉輪(25)上且與所述泵軸(21)同軸的控制滑閥(31);以及 所述電機(7)被優選地布置在所述泵殼(51)遠離所述入口(9)的部分上；其中， 所述電機(7 )包括伸入到所述泵腔(53 )中的驅動軸(21)， 所述葉輪(25)和所述控制滑閥(31)同軸地布置在所述驅動軸(21)上并且以間隙配合的方式被保持在所述驅動軸(21)上，優選地，通過保持元件(47 )將所述葉輪(25 )和所述控制滑閥(31)保持在所述驅動軸(21)上，以及 被設計為圓柱形的控制滑閥(31)封閉所述葉輪(25)并能沿所述葉輪(25)的軸向被移動到“打開”和“關閉”位置。
8.根據權利要求6或7所述的電動冷卻液泵(5)，其中，所述控制滑閥(31)以被所述葉輪(25)的葉片(39)穿透的方式被連接到所述葉輪(25)上。
9.根據權利要求6-8中任一項所述的電動冷卻液泵(5)，其中，所述電機(7)被設計為干式轉子并且通過布置在驅動軸(21)上的軸封(29 )來實現所述泵腔(53 )的密封。
10.根據權利要求6-8中任一項所述的電動冷卻液泵(5)，其中，所述電機(7)被設計為濕式轉子并且通過由冷卻液泵(5)輸送的冷卻液來冷卻。
11.根據權利要求6-10中任一項所述的電動冷卻液泵(5),其中,通過至少一個被布置在冷卻液泵(5)中的致動器，所述控制滑閥(31)可沿所述驅動軸(21)移動，其中:所述致動器被設計為氣動的、磁力的和/或液壓的驅動的滑閥；或者所述致動器被設計為電動伺服電機。
12.根據權利要求6-10中任一項所述的電動冷卻液泵(5)，其中，所述控制滑閥(31)包括封閉所述驅動軸(21)并且朝向所述入口(9)的部分(33)，所述部分(33)具有形成在其內圓周面上的螺紋部分。
13.根據權利要求6-12中任一項所述的電動冷卻液泵(5)，其中，與所述控制滑閥(31)的所述螺紋部分(33)相配的螺紋部分形成在所述驅動軸(21)的遠離電機(7)的部分(23)上；，通過所述螺紋部分(23、33)的相互嚙合，所述控制滑閥(31)可被沿著所述驅動軸(21)移動。
14.根據權利要求6-13中任一項所述的電動冷卻液泵(5)，其中，所述控制滑閥被設計為沿著所述葉輪(25)的前側的輪廓并且具有布置在所述控制滑閥外端的徑向連續的封閉組件(35 )，其中被徑向地布置在所述控制滑閥(31)的外側的第一密封組件(43 )被配置在所述封閉組件(35)遠離所述電機(7)的一端。
15.根據權利要求14所述的電動冷卻液泵(5)，其中，容納部(37)形成在所述泵腔(53)中；當所述控制滑閥(31)處于其“打開”位置時，所述控制滑閥(31)的閉合組件(35)可被插入到所述容納部(37)中。
16.根據權利要求6-15中任一項所述的電動冷卻液泵(5),其中,被徑向地布置在所述控制滑閥(31)內的第二密封組件(45)被配置在所述葉輪(25)的朝向所述電機(7)的徑向外端上。
17.根據權利要求14-16中任一項所述的電動冷卻液泵(5)，其中，所述第一密封組件(43)的直徑大于所述第二密封組件(45)的直徑。
18.根據權利要求14-17中任一項所述的電動冷卻液泵(5)，其中，所述出口(11)可通過處于“關閉”位置的所述控制滑閥(21)經由所述封閉組件(35)、所述第一密封組件(43)和所述第二密封組件(45)被密封地關閉。
19.根據權利要求6-18中任一項所述的電動冷卻液泵(5)，其中，進一步提供了制動組件(27)，憑借所述制動組件(27)所述葉輪(25)可被固定到所述泵殼(51)的內壁(49)上。
20.根據權利要求19所述的電動冷卻液泵(5)，其中，所述制動組件(27)被形成在所述葉輪(25)上并且優選由預應力制動彈簧或碟狀制動盤構成；所述制動組件(27)優選地包括位于其徑向的外端沿徑向朝內的方向的大體上錐形的楔狀增厚部(41);其中優選地憑借所述楔狀增厚部(41)，所述制動組件(27)能與所述泵殼(51)的鄰接所述電機(7)的內壁(49 )摩擦地接合從而將所述葉輪(25 )固定到所述泵殼(51)上。
21.根據權利要求19或20所述的電動冷卻液泵(5)，其中，具體包括所述增厚部(41)的所述制動組件(27)被設計為隨著所述電機(7)的驅動軸(25)導致的所述葉輪(25)的旋轉速度的增加，所述制動組件(27)從所述泵殼(51)的內壁(49)脫離，從而使所述葉輪(25)脫離。
22.—種葉輪(25)，所述葉輪(25)具體使用在根據權利要求6-21中任一項所述的冷卻液泵(5)和根據權利要求1-5中任一項所述的冷卻系統(I)中，所述葉輪(25)包括:數片葉片(39)，所述數片葉片(39)優選典型的徑流泵葉片并且形成在所述葉輪的朝向冷卻液入口(9)的表面上；凹槽(55)，所述凹槽(55)用于容納驅動軸(21)；控制滑閥(31)，所述控制滑閥(31)連接到所述葉輪(25)上；制動組件(27)，所述制動組件(27)布置在所述葉輪(25)上。
23.根據權利要求22所述的葉輪(25)，其中，所述控制滑閥(31)包括在其前端被徑向地布置在其外側的第一密封組件(43)，其中所述葉輪(25)包括在其徑向地外端被徑向地布置在所述控制滑閥(31)內側的第二密封組件(45 )。
24.根據權利要求22或23所述的葉輪(25)，其中，所述控制滑閥(31)和所述葉輪(25)整體成形，以便所述葉輪(25 )的葉片(39 )能沿軸向穿透所述控制滑閥(31)。
25.根據權利要求22所述的葉輪(25)，其中，所述制動組件(27)被形成在所述葉輪(25)的后側表面上。
26.根據權利要求22或25所述的葉輪(25)，其中，所述制動組件(27 )由預應力制動彈簧或碟狀制動盤構成，所述制動組件(27)能與和所述葉輪(25)的背側表面相對的表面摩擦地接合，以將所述葉輪(25)固定到這一表面。
27.根據權利要求22、25或26所述的葉輪(25)，其中，所述制動組件(27)被設計為:所述制動組件(27)的制動效果隨著所述葉輪(25)的旋轉速度增加而減弱，所述制動組件(27 )借此靠近所述葉輪(25 )的背側表面，從而使所述葉輪(25 )脫離。
28.根據權利要求22-24中任一項所述的葉輪(25)，其中，所述控制滑閥(31)被設計為沿著所述葉輪(25)的輪廓并且包括在其外端的徑向連續的封閉組件(35)。
29.根據權利要求22-24以及28中任一項所述的葉輪(25)，其中，所述控制滑閥(31)包括在其前部區域的中空的隔室形的部分(33)，所述隔室形的部分(33)具有形成在其內圓周壁上的螺紋部分。
30.一種控制機動車輛的冷卻系統(I)中的冷卻液流的方法，所述冷卻系統(I)優選為根據權利要求1-5所述的冷卻系統，其中所述冷卻系統(I)包括可控制的主冷卻液泵(3)和可控制的第二冷卻液泵(5)，所述主冷卻液泵(3)被布置在車輛中的內燃機的驅動力機械式地驅動，所述第二冷卻液泵(5)被單獨布置的電機電力地驅動；所述方法包括步驟: 檢查車輛的內燃機的當前的運行工況；` 檢測在車輛的冷卻液回路中循環的冷卻液的冷卻液溫度； 從冷卻回路圖讀取控制參數； 根據從所述冷卻回路圖讀取的控制參數控制所述主冷卻液泵(3)和所述第二冷卻液泵(5);以及 通過有選擇的開關所述主冷卻液泵(3)和/或所述第二冷卻液泵(5)來控制冷卻液流。
31.根據權利要求30所述的方法，其中，所述內燃機的當前的運行工況至少包括啟動-停止工況、預熱工況、低載工況、正常負載工況、節油工況、高轉速工況以及余熱儲存工況。
32.根據權利要求30或31所述的方法，其中，所述冷卻回路圖中的控制參數至少包括所需的冷卻液溫度和/或所需的電機溫度和/或所需的冷卻液流率和/或類似的參數。
33.根據權利要求31所述的方法，其中，當所述內燃機當前的運行工況是預熱工況時，所述第二冷卻液泵(5)被切換到關閉模式工況并且通過所述主冷卻液泵(3)的冷卻液流被布置在所述主冷卻液泵(3)中的控制滑閥(31)所中斷，因此中斷冷卻液的循環。
34.根據權利要求31所述的方法，其中，當所述內燃機當前的運行工況是啟動-停止工況時，在所述啟動-停止工況下的內燃機停機階段期間，所述主冷卻液泵(3)暫時失去動力，所述第二冷卻液泵被(5 )切換到打開模式工況，所述打開模式工況使得冷卻液通過所述第二冷卻液泵(5)來循環。
35.根據權利要求31所述的方法，其中，當所述內燃機的當前運行工況是低載工況時，通過所述主冷卻液泵(3)的冷卻液流被布置在所述主冷卻液泵(3)中的控制滑閥所中斷并且所述第二冷卻液泵(5)被切換到打開模式工況；憑借所述打開模式工況，冷卻液通過所述第二冷卻液泵(5)來循環。
36.根據權利要求31所述的方法，其中，當所述內燃機的當前運行工況是正常負載工況時，所述第二冷卻液泵(5)被切換到關閉模式工況并且其控制滑閥(31)被關閉，憑借這種方式，所述冷卻回路中的冷卻液通過所述主冷卻液泵(3)來循環。
37.根據權利要求31所述的方法，其中，當所述內燃機的當前運行工況是節油工況時，憑借配置在所述主冷卻液泵(3)的帶傳動系統上的超越離合器，所述主冷卻液泵(3)的運行被選擇性的中斷，或者布置在所述主冷卻液泵(3)中的所述控制滑閥被控制為:中斷冷卻液流入到所述主冷卻液泵(3)中并且冷卻液通過所述第二冷卻液泵(5)來循環，以取得所需的升高的電機溫度。
38.根據權利要求31所述的方法，其中，當所述內燃機的當前運行工況是高轉速工況時，所述主冷卻液泵(3)的冷卻液流至少部分在旁路模式下經由所述第二冷卻液泵(5)被驅動到通向所述內燃機的所述主冷卻液泵(5 )的吸入側。
39.根據權利要求31所述的方法，其中，當所述內燃機的當前運行工況是內燃機停機的余熱儲存工況時，所述主冷卻液泵(3)的控制滑閥和所述第二冷卻液泵(5)的控制滑閥(31)都被關閉，以阻止 冷卻液在冷卻回路中的循環。
【文檔編號】F04D15/00GK103459798SQ201180068966
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2011年11月29日 優先權日:2011年3月4日
【發明者】弗朗茨·帕韋萊克 申請人:歐根·施密特博士儀器和泵制造有限責任公司